ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Глава 1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 1.1. Рабочие жидкости гидроприводов [c.7]

В настояш ее время отсутствует строгая физическая теория, связываюш ая структуру биополимера и его биохимическую активность. Для развития теоретических представлений о физических основах функционирования биологических систем необходимо изучение корреляции между функциональной активностью биополимеров и их внутренней конформационной подвижностью, т. е. относительными движениями групп с амплитудами, значительно превышаюш ими амплитуды валентных колебаний. По-видимому, для большинства биохимических процессов конформационная подвижность является неотъемлемой составляюш ей. [c.333]

Основная задача молекулярной биофизики состоит в том, чтобы, исходя из характера взаимодействия атомных групп, определяющих информацию макромолекулы, раскрыть природу ее внутримолекулярной динамики. На этой основе мы перейдем к рассмотрению электронных свойств и физических принципов функционирования макромолекул (белков) в биохимических процессах. [c.87]

ДИМЫ для обеспечения эффективного переноса электрона. При низких температурах эти перестройки затруднены, в результате чего скорость переноса электрона падает. Однако здесь перенос происходит хотя и медленнее, но зато и мало зависит от температуры. Именно этому соответствует безактивационный низкотемпературный участок кривой переноса электрона (рис. 11.5). В основе описанного переноса электрона, сопряженного с перестройкой ядерной системы, лежат так называемые туннельные эффекты, которые связаны с электронно-конформационными взаимодействиями в макромолекулах. Физическая природа туннельного эффекта носит чисто квантовомеханический характер и не имеет классических аналогов. Учитывая важность электрон-но-конформационных взаимодействий, составляющих основу функционирования макромолекул, мы остановимся подробнее на этих вопросах. [c.122]

Особенности межмолекулярных взаимодействий в мембранах. Физические основы внутримембранных взаимодействий. Липид-липидные, белок-липидные и белок-белковые взаимодействия в мембранах, их роль в функционировании биомембран. Понятие об аннулярных липидах. [c.282]

До середины XX в. в биохимии преобладало исследование химических превращений веществ в организме, сопровождающихся изменением ковалентной структуры соединений (метаболизм). Однако со временем выяснилось, что не меньшее значение в обмене веществ и функционировании организма имеют физико-химические процессы, не связанные с изменением ковалентной структуры соединений. Область биохимии, изучающую физико-химические и молекулярно-физические основы жизнедеятельности, называют физико-химической биологией. [c.13]

Основу для решения задач оптимального расчета и синтеза БТС составляет математическая модель системы, разработанная с учетом иерархического блочного принципа. При этом, основываясь на выработанных показателях эффективности (критериях оптимизации), решаются вопросы оптимального проектирования, оптимального функционирования и управления системы. Системный подход при этом позволяет подняться от изучения отдельных процессов и явлений в элементах БТС до рассмотрения сложной иерархической системы — БТС в целом, используя методы моделирования и формализации физических, химических и биохимических процессов. [c.24]

Рассмотрение и описание анализаторов состава и свойств веществ всех принципов действия с учетом особенностей конструктивного исполнения и особенностей функционирования выходит за рамки данной книги. Мы ограничимся изложением обзора отечественных автоматических промышленных анализаторов состава и свойств нефтепродуктов. За основу при расположении материала выбрана классификация анализаторов состава и свойств по особенностям их метрологического обслуживания, предложенная в [27 ]. Все существующие анализаторы разделены на четыре группы анализаторы, имеющие шкалы, отградуированные в единицах физических величин анализаторы для определения условных характеристик нефтепродуктов анализаторы, не имеющие шкал анализаторы для измерения концентраций веществ, в том числе и анализаторы промышленных сточных вод. Соответствующее этому [c.121]

Основы для понимания механизма функционирования ферментов могут быть получены только при сочетании кинетических и других физико-химических методов исследования. В принципе современному биохимику доступны многие такие средства, включая равно(весный диализ, ультрацентрифугирование, различные оптические методы, ДОВ и др. Можно указать и на общие руководства по применению физических методов в биохимии [48]. [c.669]

Какой физический закон лежит в основе реакций фотосинтеза Отличается ли он от закона, определяющего функционирование ЦПЭ во внутренней мембране митохондрий [c.199]

Основой срочной адаптации является структурно-функциональная перестройка, происходящая в организме непосредственно при выполнении физической работы. Целью этого этапа адаптации является создание мышцам оптимальных условий для их функционирования, и прежде всего за счет увеличения их энергоснабжения. [c.179]

В области молекулярной биофизики основу для понимания механизмов функционирования макромолекул составляют современные представления об электронно-конформационных взаимодействиях (ЭКВ) (М. В. Волькенштейн). Трансформация энергии и появление продуктов реакции в комплексах достигается в результате внутримолекулярных взаимодействий отдельных частей макромолекулы. Отсюда логически вытекают биофизические представления о своеобразии макромолекулы как физического объекта, сочетающего в себе взаимодействия по статистическим и механическим степеням свободы (Л. А. Блюменфельд, Д. С. Чернавский). [c.11]

Основу структурной организации живого составляют макромолекулы, прежде всего важнейшие биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты. Специфика полимерных молекул в отличие от малых молекул определяется большим числом однотипных звеньев (мономеры), связанных в линейную цепь. Тепловое движение входяш их в полимерную цепь атомов и атомных групп, повороты и враш ение их вокруг единичных связей обусловливают большое число внутренних степеней свободы макромолекулы. Это заставляет рассматривать макромолекулы как макроскопическую систему, статистический характер поведения которой проявляется в наличии средних значений таких параметров, как размеры, форма, степень, свернутости макромолекулы. Вместе с тем суш ествуюш ие между атомами химические связи и взаимодействии ближнего и дальнего порядка накладывают определенные ограничения на число возможных конформаций макромолекул. Изменение конформации биополимеров, происходяш ие в процессах клеточного метаболизма и трансформации энергии, также носят вполне определенный характер и отражают внутримолекулярную динамическую организацию биополимеров. Таким образом, своеобразие биологической макромолекулы как физического объекта заключается в тесном сочетании статистических и детерминистских (механических) особенностей ее поведения с одной стороны, большое число взаимодействуюш их атомов и внутримолекулярных степеней свободы и, как следствие, возможность осуш ествления огромного числа разных конформаций, с другой — определенный химический характер и конформационные изменения при функционировании биополимеров. [c.168]

В последней главе первой части мы рассмотрим, как генетики используют генетические элементы прокариот для исследования тонкой структуры генетической организации прокариот и эукариот. Эти новые методы заложили основы рекомбинантной революции в исследовании ДНК и привели к появлению генетической инженерии. Изучив физическую и генетическую организацию генома, во второй части нащей книги мы вернемся к рассмотрению механизмов функционирования генов и к изучению того, каким образом гены определяют фенотип организма. [c.255]

Однако П. Бойер не конкретизирует физическую природу притока энергии и важную роль в катализе придает конфор-мационным изменениям фермента, обусловленным этой энергией. В настоящее время, в связи с установлением детальной структуры фактора Fi, характеризующейся наличием трех центров, обеспечивающих синтез АТР [137], П. Бойер несколько модифицировал свою модель, сохранив при этом принцип поочередности работы активных центров [35]. Согласно новой модели, синтез АТР сопряжен также с перекачиванием протонов в трех областях фактора Fo, расположенных симметрично вокруг центральной оси. Отметим между прочим, что к идее поочередности функционирования отдельных частей этого фермента пришли также авторы работы [4], хотя и на основе принципиально иных соображений. [c.43]

Молекулярная биофизика изучает физическую струк-/ру биологически важных молекул и физические процес-э1, лежащие в основе их функционирования. Основными [c.63]

Основная цель химии белка заключается в объяснении физиологической роли белковых веществ на основе изучения их структуры. Этот подход предполагает изучение отдельных частей белковых молекул, выяснение взаимного расположения этих частей в индивидуальных белках, а также исследование химических и физических свойств белков в целом. К настоящему времени выделены сотни различных белков, а у десятков из них детально изучены структуры и функции. Сравнение этих молекул показывает, что в структуре большинства белков имеется много общего. Поэтому, прежде чем приступить к подробному изложению основ химии белка, полезно рассмотреть некоторые основные принципы структурной организации, функционирования н самосборки белков. [c.94]

Биологическая химия изучает молекулярные процессы, лежащие в основе развития и функционирования организмов. Биохимия использует методы молекулярных наук — химии, физической химии, молекулярной физики, и в этом отношении биохимия сама является молекулярной наукой. Однако главные конечные задачи биохимии лежат в области биологии она изучает закономерности биологической, а не химической формы движения материи. С другой стороны, молекулярные изобретения природы, открываемые биохимиками, находят применение в небиологических отраслях знания и в промышленности (молекулярная бионика, биотехнология). В таких случаях биохимия выступает в роли метода, а предметом исследований и разработок являются проблемы, выходящие за пределы биологии. [c.11]

В соответствии с изложенными положениями, наша монография подразделяется на две части. В первой части обсуж- даются общие вопросы происхождения, организации и функционирования надмолекулярных биоструктур. В первой главе, на основании анализа физических основ функционирования живых систем показана фундаментальная роль структурной организации как основы жизнедеятельности. Изложены современ-иые представления об иерархии биологических систем и ее связи с иерархией регуляторных механизмов. Во второй главе рассмотрены современные подходы к проблеме происхождения надмолекулярных структур, причем основное внимание уделено описанию теории эволюционного катализа А. П. Руденко. В третьей главе даются сведения об основных особенностях организации биоструктур и критический обзор современных представлений о биоэнергетических механизмах. Наконец, в четвертой главе излагается концепция ССИВС. В конце главы, с использованием основных принципов концепции, проведен анализ биомолекул (аминокислот, азотистых оснований, фосфолипидов) в качестве функциональных модулей ССИВС. [c.9]

Следует подчеркнуть, что наркоз и анестезия (временная потеря чувствительности, в том числе болевой) затрагивают фундаментальные основы функционирования живого. Под действием наркотических веществ, как по мановению волшебной палочки, останавливается бег реки жизнн — работа живой клетки. В некоторых отиошониях эта остановка похожа на сон, ибо клетка (или целый организм) может быть разбужена после остановки и активная деятельность возобновлена. Подобного рода процессы, очевидно, должны быть частью нормального рабочего цикла комнонептов живых систем, поскольку слаженная работа многоклеточного организма обязательно должна опираться на строго скоррелированное включение и выключение тех или иных клеток или их ансамблей — нервных, мышечных, соматических и т. д. С точки зрения физика откры ие Полинга замечательно прежде всего тем, что включение и выключение активной деятельности клеток связано с кристаллизацией, т. е. физическим процессом изменения агрегатного состояния, или фазовым переходом. Роль именио физических процессов перестроек связанной воды в явлении наркоза следует также пз того, что в число наркотических входят химически инертные вещества — благородные газы неон, аргон, криптон и ксенон, для которых хорошо известны кристаллические соединения с водой. [c.7]

Начавшееся физическое изучение белковых молекул со временем приобретает исключительно важное значение. Физика привнесла в эту область строгость и глубину своих воззрений и концепций, количественные теоретические и экспериментальные методы. Квантовая механика, работы В. -Кеезома (19 6 г.), Д. Дебая (1920 г.), В. Гейглера и Ф. Лондона (1928 г.), Ф. Хунда (1928 г.), Э. Хюккеля (1930 г.), Дж. Леннарда-Джонса (1931 г.), Л. Полинга (1936 г.) и многих других физиков подвели черту под развитием классической органической химии и заложили основы современной теоретической химии (квантовой механики молекул или квантовой химии). Они показали, что помимо валентных взаимодействий атомов существуют и могут оказывать заметное влияние на химическое поведение и формообразование молекул, особенно макромолекул, ранее не принимавшиеся во. внимание невалентные взаимодействия атомов (дисперсионные, электростатические, торсионные, водородные связи). Для познания белков, чувствительных к внешним условиям, использование физических и физико-химических методов, гарантирующих, как правило, не только химическую, но и пространственную целостность молекул, имело важное, часто определяющее значение на всех этапах исследования белков от выделения и очистки до установления пространственной структуры и выяснения механизмов функционирования. [c.66]

На основе анализа информации, полученной на предыдущем этале, и требований заказчика формулируется цель и критерии качества функционирования объекта и проектируемой АСУ. Намечаются основные функции и задачи АСУ, решение которых позволит осуществить оптимальное (в смысле выбранных критериев) управление объектом грубо оцениваются объемы информации (число контролируемых координат, периодичность измерения, количества передаваемой информации и т. п.), необходимой для реализации всех функций системы. Выбираются выходные и управляющие координаты объекта, выявляются основные возмущения. Из анализа режимов работы и конструктивных характеристик объекта управления АСУТП определяются физические (безусловные) ограничения на управляющие и выходные коор- [c.24]

Бурное развитие физики в XX в., проникновение как ее подходов к сложным проблемам, так и ее методов и интерпретаций результатов исследований в биологию породили быстро прогрессирующую ветвь знання — биологическую физику. Объектами исследований биофизики являются низко- и высокомолекулярные соединения, важные в биологическом отношении, разнообразные одно-и многоклеточные организмы животиого и растительного мира, биоценозы. Исследуются самые общие закономерности функционирования биологических структур и осуществления биологических процессов с точки зрения физики и математики, на основе которых в дальнейшем изучаются более конкретные вопросы. Среди этих закономерностей природа сил взаимодействия, кинетика процессов, самоорганизация и эволюция систем, механизмы преобразования энергии, механизмы подвижности, восприятия, переработки и хранения информации, механизмы влияния физических факторов, пути управления системами (рис. 1). [c.3]

В последнее время было сформулировано несколько определений биофизики [Пасынский А. Г., 1966 Веприн-даев Б. Н., 1967 Тарусов Б Н., 1968 Блюменфельд Л. А., 4977 Волькенштейн М. В., 19781. Обойцая эти определения, можно сказать, что биофизика — это наука, изучающая физические свойства биологических объектов, физические и физико-химические процессы, протекающие В этих объектах и лежащие в основе их функционирования. [c.5]

Чрезмерно категоричные и безапелляционные выводы, еде- ланные иа первых порах при применении физических методов для определения состояния воды в растении, после их проверки и уточнения потребовали пересмотра. Прежде всего эти выводы противоречат основополагающему для молекулярной биологии представлению об участии воды в формированн нативной конформации биологических макромолекул и в их фуикционирова-пии. Если принять, иа основе данных, полученных с помощью физических методов, что структура воды практически не меняется даже при денатурации, то не может быть и связанного с водой вклада в свободную энергию сворачивания белковой глобулы в компактную структуру и тем более в измеиеиие ее конформации в процессе функционирования. В этой связи были тщательно проанализированы результаты, полученные при применении калориметрии, гравиметрии, диэлектрической спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, различных разновидностей метода ЯМ.Р, и показано, что эти методы не учитывают слабосвязанную воду, вклад которой в свободную энергию системы сопоставим с вкладом прочносвязанной воды, либо они приводят вообще к неверным результатам из-за использования при их интерпретации некорректных предпосылок. С учетом динамических характеристик макромолекул показано, что количество связанной воды в биологических объектах значительно превышает ранее приведенные оценки и, в общем, находится в соответствии с представлениями об участии воды в формировании нативной конформации биополимеров и в их функционировании. Согласно этим данным, в живых клетках существуют по крайней мере две фракции прочносвязаиной и две фракции слабосвязанной воды [86—89]. [c.39]

Термин протеин [рго1оз (греч.)—первый] впервые применен Мульдером в 1838 г. по предложению Берцелиуса. Это наименование было присвоено сложным азотсодержащим органическим веществам, обнаруженным в клетках животных и растений. Белки занимают центральное место в структуре живой материи и играют первостепенную роль в ее функционировании. Химические и физические процессы, составляющие основу жизнедеятельности клетки, катализируются ферментами, а все ферменты — белки. Некоторые белки служат структурными элементами, являются гормонами или переносчиками кислорода, участвуют в мышечном сокращении, другие связаны с генетическим материалом или вовлечены в иммунную систему организма в качестве антител. Кроме того, в количественном отношении белки представляют собой основной материал тканей животных они могут составлять до сухой массы клетки. [c.94]

По мере роста ребёнка в дошкольном периоде становится очевидным, что развитие в целом запаздывает. Физические параметры будут отставать от нормы из-за гипотонии и общей слабости, речь, вероятно, будет затруднена и может быть поздняя социальная адаптация. Психометрическая оценка показывает, что у большинства детей с синдромом Дауна интеллектуальное функционирование повреждёно умеренно, но возможный диапазон интеллектуального дефекта огромен. В это время полезно помочь родителям в осознании того, что для этого ребёнка являются уместными другие параметры и что сравнение развития ребёнка с сибсами (братьями и сёстрами) не окажет большой помощи. Сравнение с другими родителями детей с синдромом Дауна полезно, но нужно помнить, что каждый ребёнок развивается по-своему. Важно не делать слишком много предсказаний относительно того, насколько хорошо и быстро ребёнок разовьется, и строить своё поведение на основе сдержанного оптимизма и разумных ожиданий, как это касается всех детей. К этому времени должны хорошо развиться пожизненные отношения практикующего врача с ребёнком. Хорошее знание врачом того, что является нормальным для такого ребёнка, позволит рано распознать любые проблемы со здоровьем, особенно в отношении более частых при этом состоянии болезней. Кроме того, однако, проницательный врач будет помнить, что у ребёнка с синдромом Дауна могут возникнуть те же проблемы, что и у любого другого, и что не все симптомы будут вызваны этим синдромом. [c.174]

Последнее десятилетие характеризуется вторжением современных физических методов и аппаратуры в исследовательские лаборатории и нейрохирургические клиники, причем методов, не требующих хирургических вмешательств, как говорят, неразрушающего контроля работы мозга. Это и компьютерная томография, позволяющая путем просвечивания тела тонкими пучками рентгеновских лучей во многих направлениях и последующего обсчета на ЭВМ всей совокупности сигналов для каждого направления восстановить трехмерную картину распределения плотности, т.е. рентгеновский образ тела [213]. Распространение получает метод ЯМР-интроскопии (цойгматографии), позволяющий по магнитному ядерно-резонансному поглощению телом радиоволн в градиентных магнитных полях путем, опять-таки, обсчета очень большого числа отдельных измерений получить трехмерную картину распределения атомов, точнее, ядер определенного типа с резонирующим спином в этом теле [214]. Еще один метод заключается во введении в организм, например путем инъекции, химических веществ, содержащих изотоп, который, распадаясь, излучает гамма-кванты. Применяя множество детекторов излучения, можно по распределению направлений вылета гамма-квантов установить трехмерную картину тех областей в биообъекте, где происходит химическое связывание веществ, содержащих позитронно-активную метку, — это метод создания позитронных изображений [215]. Такими способами можно определить индивидуальные особенности строения мозга, распределение веществ и активность химических процессов, но не картину электрических явлений в мозге, лежащих в основе его функционирования. [c.117]

Для обеспечения функционирования эталонных комплексов ОМРИЦ и связи с государственными первичными эталонами России был разработан перечень рабочих эталонов, эталонов-переносчиков и эталонов различных физических единиц. На конкурсной основе выбрана фирма Ас1уап1ек, предложившая оптимальный комплект оборудования Центра [c.110]